[发明专利]一种利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用光学手段进行材料检测和分析，尤其涉及一种利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法。

背景技术

机械工程中设备长时间运作，其部件会在机械力的作用下产生微小型裂纹，对设备造成了极大安全隐患。对关键部件的危险部位进行实时健康监测，对保障人员和设备的安全具有重要意义。

工程中，常用的无损裂纹检测技术包括磁粉检测、超声检测、射线检测、渗透检测等，以上检测技术均具有较高的灵敏度，但是精度大多只能达到0.3-0.4mm。渗透检测精度可以达到1μm，但是不能直接描述裂纹的宽度，而对于实验室测试机械部件裂纹的表面覆膜法、电位法以及CCD监测裂纹扩展，都具备较高的精确度，可以达到微米量级，但外界干扰明显，过程及后续处理工艺复杂，导致测试条件较难把握。

中国发明专利申请“基于量子点红外荧光显示技术的焊缝检测方法”（发明专利申请号：201110403646.0公开号：CN102495078A）公开了一种基于量子点红外荧光显示技术的焊缝检测方法。检测过程包括：焊区表面的初步清理；量子点红外荧光材料的加入；红外激光扫描；探测器获取缺陷图像；缺陷记录与分析。应用一种半导体量子点红外荧光材料做焊接区缺陷标记，用相应波长红外激光器的扩束激光进行焊缝的扫描，实现缺陷处荧光材料的红外激发，然后以探测器进行实施图像记录。并可以对图像作后期的处理得到焊缝更详细的信息，分析与预测焊接区的缺陷分布状况。该方法利用量子点线度在纳米级的优势可以实现微小焊缝的检测，检测精度高，过程简单，并且是在不破坏焊缝的前提下检测焊缝的缺陷，属于无损检测范畴。但是，该发明的方法仅适用于工件焊接质量和已有缺陷的检测，不能用于对重要部件的危险部位进行实时安全监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用半导体荧光量子点固化树脂覆膜进行机械部件开裂的裂纹检测与监控的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法，其特征在于包括以下步骤：

S100）选择荧光量子点材料和可固化成膜树脂材料，制备可固化量子点成膜树脂；

S200）在被监测机械部件的待检测部位均匀涂敷所述的可固化量子点成膜树脂，在待检测部位固化形成荧光量子点树脂覆膜；

S400）使用激发光源照射被监测机械部件的待检测部位上的荧光量子点树脂覆膜，通过观测荧光量子点在裂纹处产生的荧光亮线，监测待检测部位是否出现疲劳裂纹，并且用检测装置采集待检测部位荧光量子点树脂覆膜上的荧光光谱数据，储存荧光光谱历史数据；

S500）若待检测部位出现疲劳裂纹，则把采集到的待检测部位的荧光量子点树脂覆膜的荧光光谱，与荧光光谱样本数据和储存的荧光光谱历史数据进行比对分析，根据荧光光谱确定裂纹的宽度，对关键部件的危险部位的裂纹发出安全预警。

本发明的利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法的一种优选的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：

S300）对涂有荧光量子点树脂覆膜的金属试样进行疲劳拉伸试验形成裂纹样本，使用激发光源照射试样上的荧光量子点树脂覆膜，用检测装置获取并记录试样上的非裂纹处和不同宽度裂纹处的荧光光谱，作为所述的荧光光谱样本数据。

本发明的利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S100包括以下动作：

S120）选择CdS/ZnS荧光量子点材料，与丙酮混合、离心分离并洗净后溶于氯仿中；

S140）选择环氧树脂作为可固化成膜树脂材料，并按照环氧树脂的型号选择配用的固化剂；

S160）将环氧树脂与固化剂混合，加入洗净后溶于氯仿中的CdS/ZnS荧光量子点材料，搅拌均匀，制成可固化量子点成膜树脂。

本发明的利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法的一种更好的技术方案，其特征在于所述步骤S300包括以下动作：

S320）选择金属CT试样进行疲劳拉伸试验形成裂纹样本,将步骤S100制备的可固化量子点成膜树脂，均匀涂敷在热处理后的金属CT试样表面，使可固化量子点成膜树脂固化，在CT试样表面形成荧光量子点树脂覆膜；

S340）将CT试样置于高频疲劳试验机进行拉伸，采用正弦波横幅加载，待CT试样产生裂纹后停止加载；